Вяжущее для жаростойкого бетона

 

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при изготовлении элементов тепловых агрегатов. Технический результат - ускорение твердения вяжущего, повышение прочности после нагрева до 1000°С и огнеупорности. Жаростойкое вяжущее, содержащее гидратированную форму оксида алюминия и алюминаты кальция, в качестве гидратированной формы оксида алюминия содержит моногидрат оксида алюминия, а в качестве алюминатов кальция - высокоглиноземистый цемент, причем указанные компоненты взяты в следующих соотношениях, мас.%: моногидрат оксида алюминия 40-80; высокоглиноземистый цемент 20-60. 1 табл.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при изготовлении элементов тепловых агрегатов.

Известна "... окись алюминия Al₂O₃, называемая также глиноземом", а также известна "... гидроокись алюминия Аl(ОН)₃" [1].

Известно использование в качестве компонента жаростойкого вяжущего глинозема, т.е. безводного оксида алюминия (Аl₂O₃; молекулярная масса 101,96; бесцветные кристаллы гексагональной или кубической сингонии; плотность 3,5-3,9) [2, 3]. Применение данного компонента в смеси с известью или с алюминатами кальция, например с глиноземистым цементом, позволяет получать вяжущее с приемлемыми эксплуатационными свойствами. Однако для повышения прочности бетона необходимо в состав вяжущего вводить фосфорнокислый кальций или окись щелочного металла, что приводит к снижению огнеупорности бетона.

Известно использование в качестве компонента жаростойкого вяжущего гидратированной формы оксида, в частности гидрата окиси (гидроокиси) алюминия - Аl(ОН)₃ (молекулярная масса 78,00; белые кристаллы моноклинной сингонии; плотность 2,424) [4]. Применение этого компонента в смеси с алюминатами кальция (с глиноземистым цементом) позволяет получить вяжущее без дополнительного введения веществ, снижающих огнеупорность бетона. Данное изобретение может быть принято в качестве наиболее близкого аналога - прототипа.

Недостатки прототипа: медленное твердение, низкая прочность бетона после нагрева, недостаточная огнеупорность.

Задачей данного изобретения является устранение недостатков прототипа: ускорение твердения, повышение прочности после нагрева и огнеупорности.

Сущность изобретения: жаростойкое вяжущее содержит гидратированную форму оксида алюминия и алюминаты кальция; особенность его в том, что в качестве гидратированной формы оксида алюминия оно содержит моногидрат оксида алюминия - АlO(ОН) (молекулярная масса 59,99; белые кристаллы ромбической сингонии; плотность 3,01), а в качестве алюминатов кальция - высокоглиноземистый цемент, причем указанные компоненты взяты в следующих соотношениях, мас.%:

Моногидрат оксида алюминия 40-80

Высокоглиноземистый цемент 20-60

Технический результат: ускорение твердения вяжущего, повышенная прочность после нагрева до 1000°С, высокая огнеупорность.

Результаты экспериментальной проверки вяжущего для жаростойкого бетона представлены в таблице, в которой приведены свойства предложенного сочетания компонентов при разном их количественном соотношении (граничные и запредельные соотношения), а также свойства аналогов и прототипа.

Из таблицы видно, что предложенное вяжущее характеризуется быстрым набором прочности (21-31 МПа через 1 сут и 42-84 МПа через 7 сут), высокой прочностью после нагрева до 1000°С (38-65 МПа) и высокой огнеупорностью (1820-1850°С).

Авторы прототипа отмечают, что при нагреве их материала (максимальная температура -1400°С) наблюдается "...уплотнение образца за счет развивающегося процесса спекания материала, которому способствует наличие паров воды, выделяющихся из гидрата окиси алюминия".

Спекание - это появление жидкой фазы (расплава) на контактах зерен вещества; оно, естественно, способствует повышению прочности образца, испытываемого после остывания (56 МПа), но оно же снижает прочность материала в нагретом состоянии и ограничивает его огнеупорность (1400°С).

Согласно настоящему изобретению вяжущее содержит не гидрат (тригидрат) окиси алюминия, а моногидрат, содержащий в три раза меньше воды, способствующей спеканию, благодаря чему оно обладает более высокой огнеупорностью.

Источники информации

1. Глинка Н.Л. Общая химия. М. -Л.: Химия, 1964, с.605.

2. Авт.свид. СССР №477957, кл. С 04 В 7/32, 1976.

3. Авт.свид. СССР №566787, кл. С 04 В 7/32, 1976.

4. Авт.свид. СССР №482411, кл. С 04 В 7/32, 1975 (прототип).

Формула изобретения

Жаростойкое вяжущее, содержащее гидратированную форму оксида алюминия и алюминаты кальция, отличающееся тем, что в качестве гидратированной формы оксида алюминия содержит моногидрат оксида алюминия, а в качестве алюминатов кальция - высокоглиноземистый цемент, причем указанные компоненты взяты в следующих соотношениях, мас.%:

Моногидрат оксида алюминия 40-80

Высокоглиноземистый цемент 20-60